一种机器视觉检测与运动控制的龙门四轴分拣实验台

1.本实用新型涉及实验教学设备技术领域，尤其涉及一种机器视觉检测与运动控制的龙门四轴分拣实验台。


背景技术：

2.随着科技的快速发展，现代高校在教学中不再局限于书本知识，而是通过更多的实验教学器材提高学生知识与实操的结合能力，从而实现更佳的教学效果。
3.在现有技术中，关于自动化加工教学项目中包含相机镜头选型、打光、视觉目标处理以及视觉目标追踪等实践教学内容，现有的机器视觉实验台体积较大，且机器视觉目标处理功能单一，设备采购成本高，这就导致实验台数量有限，难以满足学生同时实操实验以及对各种教学实践的需求。
4.因此，现有技术还有待于改进和发展。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中机器视觉实验台处理功能单一，且难以满足多个学生同时进行实操实验的教学需求的问题，本实用新型提出一种机器视觉检测与运动控制的龙门四轴分拣实验台。
6.本实用新型通过以下技术方案实现的：
7.一种机器视觉检测与运动控制的龙门四轴分拣实验台，其中，所述机器视觉检测与运动控制的龙门四轴分拣实验台包括：
8.实验台，所述实验台包括观测实验层和控制实验层；
9.所述观测实验层上设置有实验控制组件，所述实验控制组件用于模拟物料运动；
10.所述控制实验层上设置有工作板组件，所述工作板组件用于控制所述实验控制组件；
11.所述实验台上设置有若干观测位。
12.所述的机器视觉检测与运动控制的龙门四轴分拣实验台，其中，所述工作板组件包括：
13.接线槽，所述接线槽设置有若干个，若干所述接线槽对应若干所述观测位；
14.伺服驱动器，所述伺服驱动器与所述实验控制组件电路连接；
15.步进驱动器，所述步进驱动器与所述实验控制组件电路连接。
16.所述的机器视觉检测与运动控制的龙门四轴分拣实验台，其中，所述实验台环周设置有若干透明挡板，若干所述透明挡板与所述实验台转动连接。
17.所述的机器视觉检测与运动控制的龙门四轴分拣实验台，其中，所述实验台上设置有若干急停按钮，若干所述急停按钮对应设置在若干所述观测位上，且所述急停按钮与设置在所述实验台上的指示灯电路连接。
18.所述的机器视觉检测与运动控制的龙门四轴分拣实验台，其中，所述实验控制组
件包括：
19.放置面板，所述放置面板按预设高度设置在所述实验台内；
20.传送带模组，所述传送带模组设置在所述放置面板上；
21.滑台模组，所述滑台模组设置在所述传送带模组的上方，所述滑台模组上设置有机械手，所述机械手用于分拣物料；
22.观测件固定模组，所述观测件固定模组设置在所述滑台模组的一侧，所述观测件固定模组用于支撑观测件。
23.所述的机器视觉检测与运动控制的龙门四轴分拣实验台，其中，所述传送带模组嵌合设置在所述放置面板上，所述传送带模组包括平行设置的第一传送带和第二传送带，所述第一传送带和所述第二传送带与设置在所述控制实验层上的步进驱动器电路连接。
24.所述的机器视觉检测与运动控制的龙门四轴分拣实验台，其中，所述滑台模组包括：
25.纵向滑轨，所述纵向滑轨包括第一纵向滑轨和第二纵向滑轨，所述第一纵向滑轨和所述第二纵向滑轨分别设置在所述传送带模组的两侧；
26.横向滑轨，所述横向滑轨包括第一支撑部和第二支撑部，所述第一支撑部滑动设置在所述第一纵向滑轨上，所述第二支撑部滑动设置在所述第二纵向滑轨上，且所述横向滑轨与所述纵向滑轨相互垂直；
27.竖直滑轨，所述竖直滑轨上设置有连接部，所述连接部滑动设置在所述横向滑轨上；
28.机械手，所述机械手滑动设置在所述竖直滑轨上，且所述机械手与所述横向滑轨相互垂直。
29.所述的机器视觉检测与运动控制的龙门四轴分拣实验台，其中，所述观测件固定模组包括：
30.支撑架；
31.光源固定器，所述光源固定器滑动设置在所述支撑架上，所述光源固定器用于固定光源；
32.相机固定器，所述相机固定器滑动设置在所述支撑架上，所述相机固定器用于固定相机。
33.所述的机器视觉检测与运动控制的龙门四轴分拣实验台，其中，所述相机固定器包括：
34.高度调节支架，所述高度调节支架套设在所述支撑架的外侧，所述高度调节支架的两侧分别设置有紧固螺栓，所述紧固螺栓用于锁定所述高度调节支架在所述支撑架上的位置。
35.所述的机器视觉检测与运动控制的龙门四轴分拣实验台，其中，所述相机固定器还包括：
36.相机固定支架，所述相机固定支架包括：
37.夹合槽，所述夹合槽上设置有第一折弯部和第二折弯部，所述第一折弯部和所述第二折弯部相互对称；
38.调节件，所述调节件包括第一调节件和第二调节件，所述第一调节件贯穿设置在
所述第一折弯部上，且与所述第一折弯部转动连接；所述第二调节件贯穿设置在所述第二折弯部上，且与所述第二折弯部转动连接。
39.本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过将实验台设置为观测实验层和控制实验层，并在观测实验层设置实验控制组件，实验控制组件可以满足自动化加工领域中各类实验项目，并在控制实验层设置工作板组件以实现对实验控制组件的操控，并且还在实验台上设置有若干观测位，从而满足多位学生同时观测实验的需求。
附图说明
40.图1是本实用新型机器视觉检测与运动控制的龙门四轴分拣实验台的立体结构图；
41.图2是本实用新型机器视觉检测与运动控制的龙门四轴分拣实验台中观测实验层的俯视图；
42.图3是本实用新型机器视觉检测与运动控制的龙门四轴分拣实验台中控制实验层的俯视图；
43.图4是本实用新型机器视觉检测与运动控制的龙门四轴分拣实验台中滑台模组的立体结构图；
44.图5是本实用新型机器视觉检测与运动控制的龙门四轴分拣实验台中观测件固定模组的立体结构图；
45.图6是本实用新型机器视觉检测与运动控制的龙门四轴分拣实验台中工作板组件的立体结构图。
46.在图1至图6中：100、实验台；200、观测实验层；210、放置面板；220、传送带模组；221、第一传送带；222、第二传送带；230、滑台模组；231a、第一纵向滑轨；231b、第二纵向滑轨；232、横向滑轨；232a、第一支撑部；232b、第二支撑部；233、竖直滑轨；233a、连接部；234、机械手；240、观测件固定模组；241、支撑架；242、光源固定器；243、相机固定器；243a、高度调节支架；243b、紧固螺栓；243c、相机固定支架；243d、夹合槽；243e、调节件；300、控制实验层；310、接线槽；320、伺服驱动器；330、步进驱动器； 400、透明挡板；500、急停按钮；600、指示灯；700、观测位。
具体实施方式
47.为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
48.需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则所述方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果所述特定姿态发生改变时，则所述方向性指示也相应地随之改变。
49.另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则所述“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一
个所述特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
50.在现有技术中，关于自动化加工教学项目中包含相机镜头选型、打光、视觉目标处理以及视觉目标追踪等实践教学内容，现有的机器视觉实验台100体积较大，且机器视觉目标处理功能单一，设备采购成本高，这就导致实验台100数量有限，难以满足学生同时实操实验以及对各种教学实践的需求。
51.基于现有技术中的上述问题，如图1所示，本实用新型提供一种机器视觉检测与运动控制的龙门四轴分拣实验台，其中，该机器视觉检测与运动控制的龙门四轴分拣实验台包括：实验台100，所述实验台100包括观测实验层200和控制实验层300；所述观测实验层200 上设置有实验控制组件，所述实验控制组件用于模拟物料运动；所述控制实验层300上设置有工作板组件，所述工作板组件用于控制所述实验控制组件；所述实验台100上设置有若干观测位700。
52.本实用新型通过将实验台100设置为观测实验层200和控制实验层300，并在观测实验层200设置实验控制组件，实验控制组件可以满足自动化加工领域中各类实验项目，并在控制实验层300设置工作板组件以实现对实验控制组件的操控，并且还在实验台100上设置有若干观测位700，从而满足多位学生同时观测实验的需求。
53.在上述实施例中，实验台100作为骨架构成了本实用新型机器视觉检测与运动控制的龙门四轴分拣实验台的主体部分，在本实施例中，为便于学生对实验台100观测使用时更为便捷，将实验台100设置为两层，分别是设置在下层的控制实验层300，以及设置在上层的观测实验层200，观测实验层200的高度与学生坐姿的高度适配，因此便于在课堂上学生便捷地对实验台100进行操作观察，在观测实验层200中设置有实验控制组件，实验控制组件可配置有多种功能组件，例如与相机镜头选型、打光、视觉分拣与运动控制等常见教学实践需求相匹配的组件，从而满足自动化加工领域中各类实验项目的需求。上述控制实验层300上设置有工作板组件，工作板组件即各类控制组件的集合板，该工作板组件与实验控制组件电路连接，从而实现对各类功能组件的操控。
54.在实际设置时，本实用新型机器视觉检测与运动控制的龙门四轴分拣实验台的实验台100上设置有若干观测位700，在本实用新型的一个可实施方式中，可沿矩形实验台100的四个方向分别设置4个观测位700，观测位700能够清晰观测实验控制组件的同时，还可放置笔记本电脑，通过笔记本电脑与工作板组件连接，对工作板组件进行设置，从而实现对实验控制组件进行操控，具体的连接方式在下面的内容中详述。
55.在本实用新型的一个可实施方式中，如图2所示，上述实验控制组件包括：放置面板210、传送带模组220、滑台模组230以及观测件固定模组240，其中放置面板210即区分观测实验层200和控制实验层300的横隔板，放置面板210的设置将电路以及工作板组件隐藏在实验台100内部，从而避免观测实验层200布置混乱、影响观测的情况发生。
56.传动带模组设置在放置面板210上，传送带模组220用于传送待测工件，以用于机器视觉检测位置的物料识别，具体地，上述传送带模组220嵌合设置在放置面板210上，即放置面板210在传送带设置的对应位置镂空设置，将传送带模组220的上表面略微凸出于放置面板210的所在平面，以避免在传送带传送待测工件时，待测工件在传送带上掉落的情况发
生。
57.在本实用新型的一个可实施方式中，如图2所示，上述传送带模组220包括第一传送带221和第二传送带222，第一传送带221和第二传送带222平行设置在放置面板210上，本实用新型设置相互平行的第一传送带221和第二传送带222能够实现对较重待测工件的输送，从而准确模拟现实工厂传送待测工件的状态。更进一步地，在上述工作板组件上设置有步进驱动器330(如图6所示)，该步进驱动器330与上述第一传送带221和第二传送带222电路连接，步进驱动器330驱动第一传送带221和第二传送带222以相同速度同向转动，在本实用新型的其他可实施方式中，还可在工作板组件上设置多个步进驱动器330，例如设置两个步进驱动器330，两个步进驱动器330 分别与第一传送带221和第二传送带222电路连接，在实际使用时，两个步进驱动器330可控制第一传送带221和第二传送带222按相反方向运动，从而模拟工厂中多组传送带传送待测工件的情况。
58.滑台模组230包括：纵向滑轨、横向滑轨232、竖向滑轨以及机械手234，如图4所示，在本实施例中，纵向滑轨可设置有两条，即第一纵向滑轨231a和第二纵向滑轨231b，第一纵向滑轨231a和第二纵向滑轨231b平行设置，且第一纵向滑轨231a和第二纵向滑轨 231b分别设置在传送带模组220的两侧，在实际设置时，横向滑轨232可沿纵向滑轨设置的方向进行滑动，从而实现在坐标轴y向的水平移动，因此在本实施例中，通过设置第一纵向滑轨231a和第二纵向滑轨231b，使横向滑轨232在移动的过程中不会干扰到传送带模组220传送待测工件，以避免对实验结果产生影响。
59.基于上述实施例，横向滑轨232水平设置在第一纵向滑轨231a 和第二纵向滑轨231b上，为实现横向滑轨232在纵向滑轨上的滑动，在横向滑轨232的下方还设置有第一支撑部232a和第二支撑部232b，第一支撑部232a和第二支撑部232b设置在横向滑轨232的两端，且其间距与第一纵向滑轨231a和第二纵向滑轨231b之间的间距相同，第一支撑部232a与第一纵向滑轨231a配合，可沿第一纵向滑轨231a 设置的方向自由滑动，第二支撑部232b与第二纵向滑轨231b配合，可沿第二纵向滑轨231b设置的方向自由滑动，因此当装配完成后，横向滑轨232在第一支撑部232a以及第二支撑部232b的辅助下，可沿纵向滑轨设置的方向自由滑动，以实现y轴方向的移动，另一方面，竖直滑轨232设置在横向滑轨232一侧，并可沿横向滑轨232设置的方向自由滑动，即实现沿x轴方向的水平移动。
60.竖直滑轨232设置在横向滑轨232上，并沿横向滑轨232设置的方向滑动，配合横向滑轨232与纵向滑轨的设置，可以实现将竖直滑轨232在传送带模组220上的任意位置进行移动，同时，在实际操作的过程中，横向滑轨232在纵向滑轨上的移动、竖直滑轨232在横向滑轨232上的移动均以坐标点的方式记录在电脑中，从而获取准确的移动数据。具体地，竖直滑轨232上还设置有连接部233a，连接部233a滑动设置在横向滑轨232上，并沿横向滑轨232设置的方向自由移动，从而实现带动竖直滑轨232移动的效果，竖直滑轨232自身具有上下移动的功能，即可实现z轴方向的定点移动，在纵向滑轨、横向滑轨232和竖直滑轨232的共同作用下，滑台模组230和实现对放置面板210上方立体空间内的单点定位。
61.与上述结构相互配合地，在竖直滑轨232上和还设置有机械手 234，该机械手234能够实现拾起待测工件的效果，设置在竖直滑轨 232上的机械手234可沿竖直滑轨232设置的方向自由滑动，在实际操作的过程中，纵向滑轨、横向滑轨232以及竖直滑轨232均是为机械手234提供定位的，在操控过程中，通过上述x轴、y轴和z轴方向的移动，使得机械手234能
够在预定的位置实现拾取待测工件的操作。
62.与上述结构相互对应地，在工作板组件上还设置有若干伺服驱动器320(如图6所示)，伺服驱动器320分别与上述纵向滑轨、横向滑轨232、竖直滑轨232和机械手234电路连接，在伺服驱动器320 的驱动下，机械手234可实现定点拾取待测工件的操作。
63.在本实用新型的另一可实施方式中，上述观测件固定模组240包括：支撑架241、光源固定器242和相机固定器243，在本实施例中，在上述放置面板210上可设置有多个观测件固定模组240，观测件固定模组240用于固定工业相机和光源，工业相机采用机器视觉对待测工件进行检测，模拟出工厂流水线中自动化检测的效果。
64.具体地，如图5所示，上述支撑架241固定设置在放置面板210 上，且与放置面板210垂直固定，光源固定器242用于固定光源，光源固定器242滑动设置在支撑架241上，用户可通过向上或向下移动的方式调节光源固定器242的位置，从而调节光源的照射范围，在实际使用时，光源可采用具有蓄电功能的手电或其他可控制亮度的光源，以便对实验条件进行限制。
65.相机固定器243用于固定工业相机，以实现对待测工件的检测，相机固定器243包括高度调节支架243a和相机固定支架243c，其中高度调节支架243a套设在支撑架241的外侧，在高度调节支架243a 上的两侧分别设置有紧固螺栓243b，紧固螺栓243b通过旋转夹紧的方式使高度调节支架243a固定在支撑架241上，当用户调松紧固螺栓243b时则可沿支撑架241设置的方向调节相机的高度。
66.相机固定支架243c包括：夹合槽243d和调节件243e，如图5 所示，夹合槽243d被设置为u字型，在夹合槽243d的两侧分别设置有第一折弯部和第二折弯部，第一折弯部和第二折弯部相对对称设置在夹合槽243d上，第一折弯部和第二折弯部之间的距离大于相机的宽度，在第一折弯部上，还设置有第一调节件243e，第一调节件243e 贯穿设置在第一折弯部上，且与第一折弯部转动连接，在第一调节件 243e上靠近夹合槽243d内部的一侧还设置有柔性材料制成的软垫，以用于对相机进行夹持，与之对应地，在第二折弯部上设置有第二调节件243e，第二调节件243e贯穿设置在第二折弯部上，且与第二折弯部转动连接，在第二调节件243e上靠近夹合槽243d内部的一侧同样设置有柔性材料制成的软垫，第一调节件243e和第二调节件243e 对应调节，从而实现对相机夹持紧固的效果。
67.在本实用新型的另一可实施方式中，上述工作板组件的结构如图 6所示，在工作板组件上设置有若干接线槽310，该接线槽310用于与学生的笔记本电脑进行连接，从而实现通过笔记本电脑控制工作板组件各项功能的效果，若干个接线槽310对应若干个观测位700，因此本实用新型机器视觉检测与运动控制的龙门四轴分拣实验台可实现多人同时观测并进行操作的效果，从而提高设备的利用率，在资源有限的情况下满足所有学生的实验需求。
68.在工作板组件上还设置有若干伺服驱动器320，伺服驱动器320 与实验控制组件中的传送带模组220电路连接，以实现控制传送带模组220中的第一传送带221和第二传送带222实现预定速度、防线的转动效果。
69.在工作板组件上还设置有若干步进驱动器330，步进驱动器330 与实验控制组件中的纵向滑轨、横向滑轨232、竖直滑轨232以及机械手234电路连接，步进电机控制纵向滑轨、横向滑轨232、竖直滑轨232以及机械手234按照程序设定的坐标进行移动。
70.在本实用新型的其它可实施方式中，工作板组件上还设置有 can
‑
io扩展模块，占用面积小，can
‑
io扩展模块可以轻松集成到客户定制的设备中，用户可以轻松的在系统上开发应用。采用嵌入式集成技术，可以快速的将现有的输入输出信号或总线接入到canopen系统，从而便于学生地工作板组件进行控制。在工作板组件上还设置有真空吸盘电磁阀、刹车电阻以及中间继电器，用以保证工作板组件的正常使用。
71.在本实用新型的另一可实施方式中，如图1所示，在实验台100 的四周还设置有若干透明挡板400，透明挡板400采用透明材料制成，例如玻璃、透明塑料等，使学生能够隔着透明挡板400清晰观测到实验台100上发生的状况，透明挡板400具有对实验台100上的设备进行保护的效果，避免因意外因素影响到实验台100上待测工件的运动，从而影响到实验结果，在实际设置时，透明隔板与实验台100之间转动连接，类似拉门的形式，从而使学生可以自由开闭透明隔板，从而在实验台100上进行手动操作。
72.在本实用新型的另一可实施方式中，在实验台100上还设置有若干急停按钮500，急停按钮500用于紧急制动实验台100上各项装置的运转，当发生紧急情况时，学生可通过按下急停按钮500的方式停止机器视觉检测与运动控制的龙门四轴分拣实验台，在本实施例中，急停按钮500对应设置在上述观测位700上，以便于学生在紧急情况下触发急停按钮500，更进一步地，在实验台100的上方还设置有指示灯600，指示灯600设置在实验台100的最上方，指示灯600与急停按钮500之间电路连接，当急停按钮500被触发后，指示灯600发出指示灯600光，从而对周边学生进行提示，同时，也可对老师进行警示，保证对教学现场的掌控。
73.综上所述，本实用新型提供一种机器视觉检测与运动控制的龙门四轴分拣实验台，所述机器视觉检测与运动控制的龙门四轴分拣实验台具体包括：实验台，所述实验台包括观测实验层和控制实验层；所述观测实验层上设置有实验控制组件，所述实验控制组件用于模拟物料运动；所述控制实验层上设置有工作板组件，所述工作板组件用于控制所述实验控制组件；所述实验台上设置有若干观测位。本实用新型通过将实验台设置为观测实验层和控制实验层，并在观测实验层设置实验控制组件，实验控制组件可以满足自动化加工领域中各类实验项目，并在控制实验层设置工作板组件以实现对实验控制组件的操控，并且还在实验台上设置有若干观测位，从而满足多位学生同时观测实验的需求。
74.应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。